基于稳定同位素技术的饶河食物网结构特征研究

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河流食物网描述了河流生态系统中生物之间复杂的营养关系,对河流食物网的研究有助于理解河流生态系统中群落结构、营养物质的传输机制及生态系统稳定。近年来,稳定同位素分析技术已被广泛用于不同类型生态系统的食物网结构及食物链长度的研究中,然而目前国内应用稳定同位素分析技术开展河流食物网的研究较少。饶河是鄱阳湖水系的五大支流之一,与鄱阳湖流域内的生态环境息息相关。饶河上游流水生态系统特征明显,至下游入湖口位置,由于河、湖之间物质和能量的频繁交换,静水、流水生境的互补作用,孕育出复杂的淡水生物群落。本研究于2012年8月与11月丰枯水期对饶河流域开展野外调查与样品采集,结合室内碳、氮稳定同位素分析,对饶河流域干支流食物网结构开展研究,共分析了336个消费者以及127个包括以水生植物、悬浮颗粒有机物、河流表层沉积物、附着藻类等内源性、以陆生植物为主的外源性初级生产者样品的稳定同位素比值。通过对鱼类等消费者营养级位置的评估,确定了饶河不同河食物种主要营养来源及其贡献比例,探讨了河流初级生产力以及生态系统大小等环境因子与不同河段食物链长度之间的关系。具体的研究结果如下:  (1)在饶河流域内,营养级位置>3的鱼类占75%以上,肉食性的短颌鲚、大眼鳜等要高于杂食性的鲤、鲫、油鲹,植食性的鳊处于中间位置。利用广布种黄颡鱼、油鲹的δ15N值与其食物资源悬浮颗粒有机物δ15N线性分析发现,偏肉食性的黄颡鱼(R2=0.54,p<0.05)与杂食性的油鲹与悬浮颗粒有机物的δ15N值(R2=0.80,p<0.05)呈显著相关关系,表明鱼类营养级位置受到河流生境内的有机物组成的影响;  (2)在饶河流域内,河流食物链长度变化范围为1.86~3.71,其中饶河入鄱阳湖口处与下游莲湖段的食物链长度均在3以上,而饶河支流霞港段的长度最短为1.86,其余各个采样点河段的食物链长度均在2.2~2.6之间。回归分析发现,以集水面积(R2=0.42,p<0.05)、河道宽度(R2=0.43,p<0.05)等为特征的生态系统大小与初级生产力(R2=0.58,p<0.01)共同制约着饶河河流的食物链长度;  (3)利用Bayesian混合模型分析了枯水期饶河主要消费者食物来源结果显示,内源性的水生植物、附着藻类、悬浮颗粒有机物、河流表层沉积物平均分别贡献了25.7%、13.8%、15.5%、12.6%的能量,而以陆生植物为主的外源碎屑提供了平均31.4%的能量来源等并在饶河上、中、下游以及入湖口位置的贡献比例呈现出明显的先递减有增加的趋势。这种现象可能受饶河枯水期降水减少,从河岸带冲刷进来的河流食物网外源碎屑供给少,而在饶河鄱阳湖入湖口位置,由于集水面积的增大,外源性碎屑贡献比例增加。
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